2018版高中生物 第三章 基因的本質(zhì) 第2節(jié) DNA分子的結(jié)構(gòu)學(xué)案 新人教版必修2

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1、 第2節(jié)　DNA分子的結(jié)構(gòu) 1．體驗(yàn)DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的制作過程，學(xué)會(huì)制作DNA分子的模型。 2．掌握DNA分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)并會(huì)進(jìn)行相應(yīng)的堿基計(jì)算。(重、難點(diǎn)) DNA 雙 螺 旋 結(jié) 構(gòu) 模 型 的 構(gòu) 建 1．構(gòu)建者 美國生物學(xué)家沃森和英國物理學(xué)家克里克。 2．模型構(gòu)建歷程 3．制作模型 (1)制作原理：DNA的脫氧核苷酸雙鏈反向平行，磷酸與脫氧核糖交替連接，排列在外側(cè)。堿基排列在內(nèi)側(cè)，堿基對(duì)通過氫鍵連接，堿基互補(bǔ)配對(duì)。 (2)制作程序: ①制作若干個(gè)磷酸、脫氧核糖和堿基 ②若干個(gè)脫氧核苷酸 ③脫氧核苷酸鏈 ④DNA分子的平面

2、結(jié)構(gòu) ⑤DNA分子立體結(jié)構(gòu) 探討：寫出脫氧核苷酸的化學(xué)元素組成、結(jié)構(gòu)和種類。 提示：脫氧核苷酸的基本組成元素是C、H、O、N、P，每一分子脫氧核苷酸又是由一分子磷酸、一分子含氮堿基和一分子脫氧核糖構(gòu)成的，由于堿基的不同，脫氧核苷酸有4種。 探討：制作DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型時(shí)，發(fā)現(xiàn)制成的DNA分子的平面結(jié)構(gòu)很像一架“梯子”，那么組成這架“梯子”的“扶手”、“扶手”之間的“階梯”、連接階梯的化學(xué)鍵以及遵循的原則依次是什么？ 提示：磷酸和脫氧核糖、堿基對(duì)、氫鍵、堿基互補(bǔ)配對(duì)原則。 　理清DNA分子結(jié)構(gòu)層次 基本組成元素：C、H、O、N、P ↓ 基本組成物質(zhì)：磷酸

3、、脫氧核糖、含氮堿基 ↓ 基本組成單位：脫氧核苷酸(4種) ↓ DNA單鏈：脫氧核苷酸鏈 ↓ DNA雙鏈 ↓ 空間結(jié)構(gòu)：DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu) 1．下列關(guān)于威爾金斯、沃森和克里克、富蘭克林、查哥夫等人在DNA分子結(jié)構(gòu)構(gòu)建方面的突出貢獻(xiàn)的說法中，正確的是(　　) A．威爾金斯和富蘭克林提供了DNA分子的電子顯微鏡圖像 B．沃森和克里克提出了DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型 C．查哥夫提出了A與T配對(duì)、C與G配對(duì)的正確關(guān)系 D．富蘭克林和查哥夫發(fā)現(xiàn)A的量等于T的量、C的量等于G的量 【解析】　根據(jù)發(fā)展史可知，沃森和克里克提出了DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。 【答案】　B

4、2．在制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型時(shí)，如圖為兩個(gè)脫氧核苷酸的模型，其中圓圈代表磷酸。下列說法中正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：10090087】 A．方形可能代表A、T、C、U四種含氮堿基 B．兩個(gè)圓圈可用曲別針(代表化學(xué)鍵)連接，以形成DNA的單鏈 C．曲別針(代表化學(xué)鍵)應(yīng)該連接在一個(gè)核苷酸的五邊形和另一個(gè)核苷酸的圓圈上 D．如果兩個(gè)脫氧核苷酸分別位于鏈的兩側(cè)，兩個(gè)模型方向相同 【解析】　方形代表含氮堿基，在DNA中有A、T、C、G四種，沒有U，A錯(cuò)誤；DNA中一個(gè)核苷酸的五邊形和另一個(gè)核苷酸的圓圈相連接以形成DNA單鏈，而不是兩個(gè)圓圈之間，B錯(cuò)誤、C正確；兩條

5、DNA單鏈的位置關(guān)系是反向平行，D錯(cuò)誤。 【答案】　C 　　　　　　　　　　　DNA 分 子 的 結(jié) 構(gòu) 識(shí)讀DNA分子的平面結(jié)構(gòu)，并填充下面表格中有關(guān)內(nèi)容： 基本組成元素 C、H、O、N、P 組成物質(zhì) ①磷酸，②脫氧核糖，③堿基 基本組成單位 ④脫氧核苷酸，共4種 整體結(jié)構(gòu) 由兩條鏈按反向平行 方式盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu) 特點(diǎn) 外側(cè) 由脫氧核糖和磷酸交替連接組成基本骨架 內(nèi)側(cè) 堿基之間通過氫鍵連接；遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，即A(腺嘌呤)一定與⑧胸腺嘧啶配對(duì)，C(胞嘧啶)一定與⑥鳥嘌呤配對(duì) 探討：在一個(gè)雙鏈DNA分子中，脫氧核糖、

6、磷酸和含氮堿基的數(shù)量比例關(guān)系如何？ 提示：脫氧核糖∶磷酸∶堿基＝1∶1∶1。 探討：已知A—T之間有2個(gè)氫鍵，G—C之間有3個(gè)氫鍵，有什么特點(diǎn)的DNA分子相對(duì)穩(wěn)定？ 提示：G—C對(duì)數(shù)越多，DNA分子越穩(wěn)定。 探討：在整個(gè)雙鏈DNA分子中，嘌呤總數(shù)是否等于嘧啶總數(shù)？在DNA分子一條單鏈中呢？ 提示：整個(gè)雙鏈DNA分子中，嘌呤總數(shù)等于嘧啶總數(shù)，因?yàn)锳＝T，G＝C，所以A＋G＝T＋C。在DNA分子一條單鏈中，上述關(guān)系一般不成立。 1．堿基比例與雙鏈DNA分子的共性及特異性 (1)共性：不因生物種類的不同而不同 ＝＝1；＝＝1；＝＝1。 (2)特異性：的值在不同DNA分子中是不同

7、的，是DNA分子多樣性和特異性的表現(xiàn)。 2．DNA分子中堿基的相關(guān)計(jì)算 (1)基本規(guī)則: ①堿基互補(bǔ)配對(duì)原則為A與T配對(duì)，G與C配對(duì)。 ②總的堿基數(shù)量為兩條單鏈的堿基之和。 (2)計(jì)算規(guī)律 規(guī)律一：DNA雙鏈中的兩條互補(bǔ)鏈的堿基數(shù)相等，任意兩個(gè)不互補(bǔ)的堿基之和恒等，占?jí)A基總數(shù)的50%，即A＋G＝T＋C＝A＋C＝T＋G＝50%。 結(jié)論：DNA中非互補(bǔ)堿基之和總相等。 規(guī)律二：DNA雙鏈中的一條單鏈的的值與其互補(bǔ)鏈的的值互為倒數(shù)關(guān)系。 結(jié)論：DNA兩條鏈間非互補(bǔ)堿基和之比互為倒數(shù)。 規(guī)律三：DNA雙鏈中，一條單鏈的的值與其互補(bǔ)鏈的的值是相等的，也與整個(gè)DNA分子中的的值相等

8、。 結(jié)論：在同一DNA中，雙鏈和單鏈中互補(bǔ)堿基和之比相等。 規(guī)律四：DNA一條鏈中A占的比例為a1，另一條鏈中A占的比例為a2，則整個(gè)DNA分子中A占的比例為(a1＋a2)/2。 結(jié)論：某堿基占雙鏈DNA堿基總數(shù)的百分比數(shù)等于相應(yīng)堿基占相應(yīng)單鏈比值和的一半。 1．某雙鏈DNA分子中，鳥嘌呤與胞嘧啶之和占全部堿基的54%，其中α鏈的堿基中，22%是腺嘌呤，28%是胞嘧啶，則β鏈中胞嘧啶占整個(gè)DNA分子堿基的比例是(　　) A．13%　　　　　　　　 B．26% C．27% D．28% 【解析】　整個(gè)DNA中的G＋C占整個(gè)DNA堿基總數(shù)的54%，則α鏈上的G＋C占該鏈堿基總數(shù)的

9、比例也為54%，又知α鏈中胞嘧啶占該鏈堿基總數(shù)比為28%，則α鏈中G占該鏈的比例為54%－28%＝26%，則與之互補(bǔ)的β鏈中胞嘧啶占β鏈堿基總數(shù)的比例也為26%，而β鏈堿基總數(shù)為雙鏈DNA總堿基數(shù)的一半，由此推出β鏈中胞嘧啶占DNA分子總堿基的比例為：26%/2＝13%。 【答案】　A 2．在一個(gè)DNA分子的一條鏈上，腺嘌呤比鳥嘌呤多40%，兩者之和占DNA分子上堿基總數(shù)的24%，則這個(gè)DNA分子的另一條鏈上，胸腺嘧啶占該鏈上堿基數(shù)目的(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：10090088】 A．44% B．24% C．14%

10、 D．28% 【解析】　畫出DNA分子簡(jiǎn)圖(如圖所示)。依題意，列出等量關(guān)系： (A1－G1)/G1＝40%→A1＝1.4G1①， 而在整個(gè)DNA分子中： (A1＋G1)/200＝24%→A1＋G1＝48②， 聯(lián)立①、②得：A1＝28。 整個(gè)DNA分子中A1＝T2，因此正確答案是D。 【答案】　D 1．如圖表示某同學(xué)在制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型時(shí)，制作的一條脫氧核苷酸鏈，下列表述不正確的是(　　) A．能表示一個(gè)完整脫氧核苷酸的是圖中的a或b B．圖中與每個(gè)五碳糖直接相連的堿基只有1個(gè) C．相鄰脫氧核苷酸之間通過化學(xué)鍵③連接起來 D．從堿基上看，缺少的堿基是T

11、 【解析】　圖中所示a表示的是一個(gè)完整的脫氧核苷酸；圖中與五碳糖直接相連的堿基只有1個(gè)；③表示的是磷酸二酯鍵，相鄰的脫氧核苷酸通過此鍵相連接；脫氧核苷酸中的堿基共有4種，即A、G、C、T。 【答案】　A 2．如圖是一個(gè)DNA分子的片段，從圖中不能得到的信息是(　　) A．DNA是雙螺旋結(jié)構(gòu) B．堿基嚴(yán)格互補(bǔ)配對(duì) C．嘌呤數(shù)等于嘧啶數(shù) D．兩條脫氧核苷酸鏈反向平行 【解析】　由圖示可以看出，DNA是雙螺旋結(jié)構(gòu)，且兩條鏈之間堿基嚴(yán)格互補(bǔ)配對(duì)，即嘌呤數(shù)等于嘧啶數(shù)；從圖中不能看出兩條鏈的方向。 【答案】　D 3．DNA分子的一條單鏈中＝0.4，上述比例在其互補(bǔ)鏈和整個(gè)DNA分子

12、中分別是(　　) A．0.4，1　　　　　　 B．2.5，1 C．0.4，0.4 D．0.6，1 【解析】　可直接套用推論：DNA分子的一條單鏈中＝a，上述比例在其互補(bǔ)鏈和整個(gè)DNA分子中分別是和1。 【答案】　B 4．某DNA分子中，胞嘧啶與鳥嘌呤共占?jí)A基總量的46%，其中一條鏈上腺嘌呤占此鏈堿基總數(shù)的28%，則另一條鏈上腺嘌呤占此鏈堿基總數(shù)的百分比為(　　) A．46%　　 B．26%　　 C．54%　　 D．24% 【解析】　假設(shè)該DNA分子的兩條鏈分別為H鏈和L鏈。根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，列出： (GH＋CH)%＝(CL＋GL)%＝總(G＋C)%，故GL＋CL＝46%

13、。 同理，(AH＋TH)%＝(AL＋TL)%＝總(A＋T)%，即AL＋TL＝54%， AH＝TL＝28%，故AL＝54%－28%＝26%。 【答案】　B 5．在一個(gè)雙鏈DNA分子中，堿基總數(shù)為m，腺嘌呤堿基數(shù)為n，則下列有關(guān)敘述不正確的是 (　　) A．脫氧核苷酸數(shù)＝磷酸數(shù)＝堿基總數(shù)＝m B．堿基之間的氫鍵數(shù)為 C．一條鏈中A＋T的數(shù)量為n D．G的數(shù)量為m－n 【解析】　DNA分子的組成單位是脫氧核苷酸，由1分子磷酸，1分子脫氧核糖與1分子含氮堿基組成；DNA分子中的堿基按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則進(jìn)行配對(duì)，其中G與C之間形成3個(gè)氫鍵，A與T之間形成2個(gè)氫鍵，所以該DNA分子中氫鍵

14、數(shù)為：2n＋×3＝；該DNA分子中，A＝T＝n，A＋T＝2n，所以一條鏈中A＋T＝n。該DNA分子中G的數(shù)量為＝－n。 【答案】　D 課堂小結(jié)： 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建 核心回扣 1.DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu) (1)兩條鏈反向平行。 (2)脫氧核糖和磷酸交替連接，排列于外側(cè)，構(gòu)成基本骨架。 (3)堿基通過氫鍵連接成堿基對(duì)，排列在內(nèi)側(cè)。 2.雙鏈DNA分子中，嘌呤堿基數(shù)＝嘧啶堿基數(shù)，即A＋G＝T＋C。 3.互補(bǔ)堿基之和的比例在DNA的任何一條鏈及整個(gè)DNA分子中都相等。 4.非互補(bǔ)堿基之和的比例在兩條互補(bǔ)鏈中互為倒數(shù)，而在整個(gè)DNA分子中比值為1。 5.在DNA分子中，含G—C堿基對(duì)越多的DNA分子相對(duì)越穩(wěn)定。 8